Elektronisk signalbehandling, koding og overføring

1. Elektronisk signalbehandling, koding og overføring • Et elektronisk signal består av elektriske spenninger eller strømmer som varierer som funksjon av tiden. • Signalets informasjonsinnhold kan være representert ved ett eller flere spenningsnivåer, signalets frekvens, fase og tid eller kombinasjoner av disse. • Det er vanlig å beskrive et signal ut fra frekvens og amplitude. • Et signals form, frekvens, fase og amplitude kan vi avlese og måle ved hjelp av et oscilloskop. • Elektroniske signaler klassifiseres i følgende typer: • analoge signaler • digitale signaler • binære signaler

2. Instrumenter for måling av elektroniske signaler Figur 4.1 Skal flere signaler måles samtidig, kan dette gjøres ved hjelp av en logikkanalysator. Her finner du flere instrumenter: INSTRUMENTER http://www.nortelco.no/

3. amplitude tid Analoge signaler Figur 4.2 Et analogt signal kan variere kontinuerlig i frekvens og amplitude.

4. U (V) kode 6,0 11 4,5 10 3,0 01 1,5 00 0 tid Digitale signaler Figur 4.3 Et digitalt signalkjennetegnes ved at det har et endelig antall nivåer.

5. Figur 4.4 Binære signaler kan kun innta to nivåer. 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 Binære signaler

6. Analoge og digitale signaler I forhold til analoge signaler har digitale signaler og digital signalbehandling flere fordeler: • Digitale signaler lar seg rekonstruere med 100% nøyaktighet. • Digitale signaler gir mulighet for feillokalisering og automatisk feilretting. • Digitale signaler kan komprimeres. Dette gir mulighet for mer effektiv lagring og overføring. • Digitale signaler kan krypteres og gir derfor økt sikkerhet. • Digitale signaler kan multiplekses for økt kapasitet.

7. Signal + støy Støy Signal = + + = Figur 4.5 Støypåvirkning på analoge og digitale signaler. Støy i analoge og digitale signaler

8. t t n = T T Figur 4.6 Periodetid og nyttefaktor i et periodisk pulstog. Periodetid og nyttefaktor

9. Uref = + 5V R Analogt signal inn + 3 - 4 V R + 2 D0 - 3 V Digital utgang Enkoder R + D1 1 2 V - R + 0 EN - 1 V R Punktprøving Figur 4.7 AD-konverter med fire nivåer. AD-konverter Datablad AD-konverter finner du på denne linken: AD-konverter http://focus.ti.com

10. Uref R1 S0 8R 20 Uut S1 4R 21 S2 2R 22 S3 R 23 Figur 4.8 Digital til analog konverter (DA-konverter). + - DA-konverter

11. t t Figur 4.9 Sinusbølge og firkantbølge. Sinusbølge og firkantbølge

12. a) b) Figur 4.10 En firkantbølge er sammensatt av et uendelig antall sinusbølger. t t Firkantbølge

13. Mottatt puls Sendt puls 50 % t td td = tidsforsinkelse Figur 4.11 Firkantpulsens forsinkelse og form etter å ha passert en transmisjonslinje. Forvrengning av firkantpuls

14. Parallell og seriell overføring Sender Mottaker Sender Mottaker Parallell overføring Seriell overføring Figur 4.12 Parallell og seriell overføring. - Ved overføring av en byte på parallell form kreves 8 parallelle ledere. - Ved overføring av en byte på seriell form kreves 1 leder.

15. Overførte data 0 1 0 1 1 0 0 1 0 + U Sendt signal tid – U Figur 4.13 Overføring av binære data serielt. Seriell overføring

16. Parallelt inn Serielt ut Universalt skiftregister Klokke- inngang Serielt inn Universalt skiftregister Klokke- inngang Parallelt ut Figur 4.14 Overgang fra parallell til seriell og omvendt ved hjelp av skiftregister. Seriell og parallell overgang

17. Startbit Stoppbit 0 DATAORD 1 a) 0 0 1 0 1 0 1 1 b) • Figur 4.15 Ved asynkron overføring sendes ett og ett tegn eller dataord. Asynkron overføring Ved asynkron overføring sendes ikke data hele tiden. Når data ikke sendes går linjen «logisk høy».

18. Flagg Flagg Adresse Kontrollfelt Informasjonsfelt, data Rammekontrollfelt Flagg 8 bit 8 bit 8 bit 8 bit X bit 16 bit 8 bit Figur 4.16 Synkront rammeformat av type HDLC. Synkron overføring Ved synkron overføring må «data» sendes kontinuerlig. Når data ikke sendes, overføres flaggsekvenser.

19. Simpleks Sender Mottaker Eksempel: Kringkasting, elektronisk post, SMS og MMS Halv dupleks Sender Mottaker Eksempel: Walkie-talkie Full dupleks Sender Mottaker Eksempel: Telefon, mobiltelefon Figur 4.17 Enveis og toveiskommunikasjon. Enveis og toveis kommunikasjon

20. Overføringskanal Pulsteller Pulsgenerator Sender Mottaker • Figur 4.18 Enkel metode for måling av kvaliteten på en overføringskanal. Måling av feil-bit

21. 1 0 1 0 0 1 0 0 Dataord (ASCII-koden for bokstaven A) Paritetsbit Figur 4.19 Dataord og tilhørende paritetsbit ved ulik paritet. Paritetskontroll Vi kan velge mellom: - lik paritet (like antall 1’ere) - ulik paritet (ulike antall 1’ere) - ingen paritet

22. 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 NRZ-kode Unipolar RZ-kode Bipolar RZ-kode (AMI-kode) Figur 4.20 Omforming av digitalt signal til AMI-kode. NRZ-, RZ- og AMI-koding NRZ – Non Return to Zero RZ - Return to Zero AMI - Alternate Mark Inversion

23. Punktprøving Kvantisering og koding 111 110 101 100 000 001 010 011 100101110111110101000001010011010001000 Figur 4.21 Punktprøving og koding av et analogt signal. Punktprøving og koding

24. ASCII-koden Tabell 4.1 Norsk 7-biters ASCII-tabell.